玻纖增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料耐海水腐蝕行為與壽命預(yù)測.pdf

1、玻璃鋼即玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料（以下簡稱GFRP），具有密度低、可設(shè)計性好、高比剛度、高比強度、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)低等特點被廣泛應(yīng)用于航空航天，軍事等領(lǐng)域。近些年來也逐漸被應(yīng)用在海洋工程領(lǐng)域，用作儀表盤、救生筏、螺旋槳等船用部件以及各類型船的船體，但近些年對GFRP受海水腐蝕后性能演變及其腐蝕壽命預(yù)測研究的資料相對比較少，因此研究玻璃鋼的耐海水腐蝕性能及對其腐蝕壽命進行預(yù)測有著重要的意義。
　　本文以環(huán)氧乙烯基酯樹脂為基體，E

2、型無堿玻璃纖維布為增強體，采用手糊成型工藝制備了GFRP板。通過在人工海水中進行常溫浸泡試驗、干濕循環(huán)試驗以及高溫加速試驗，對GFRP板的質(zhì)量變化率、強度保留率、力學(xué)性能變化以及形貌分析等進行詳細分析，研究海水濃度、環(huán)境溫度、干濕循環(huán)周期等因素對GFRP板的性能的影響，探討GFRP試樣的腐蝕機理，建立了復(fù)合材料的熱壽命預(yù)測方程以及常溫試驗與高溫加速試驗間的關(guān)聯(lián)度。
　　研究表明：GFRP經(jīng)海水腐蝕后，隨時間的延長試樣表面顏色、光澤

3、度以及厚度等都發(fā)生了一定變化，試樣表面有鼓包、開裂等現(xiàn)象發(fā)生。通過常溫海水浸泡試驗發(fā)現(xiàn)，GFRP在海水中的吸濕行為會造成GFRP力學(xué)性能的下降，經(jīng)過一年的海水浸泡試驗后試樣的拉伸強度下降了57.69％，彎曲強度下降了60.67%。通過對GFRP試樣的吸濕率以及擴散系數(shù)的計算可以得到，干濕循環(huán)加快了試樣吸濕速率，使試樣較早達到飽和吸濕率；擴散系數(shù)D隨人工海水鹽濃度增大而增長，這與常溫海水浸泡試驗產(chǎn)生了差異；經(jīng)過常溫干濕循環(huán)后，試樣的拉伸強

4、度下降了62.91%，彎曲強度下降了67.25%，且干濕循環(huán)周期越短，循環(huán)次數(shù)越多，GFRP試樣的力學(xué)強度下降越大。高溫加速試驗研究表明，升高環(huán)境溫度后，海水腐蝕GFRP所表現(xiàn)出的趨勢主要由化學(xué)腐蝕即大分子裂解產(chǎn)生小分子溶出物造成的質(zhì)量下降，高溫作用下試樣的吸濕率約為常溫的吸濕率的2倍；隨著試驗溫度的升高，復(fù)合材料的力學(xué)性能出現(xiàn)了起伏變化，但總體上復(fù)合材料的力學(xué)性能均呈下降趨勢。最后以GFRP的腐蝕老化機理為基礎(chǔ)，在經(jīng)典阿累尼烏斯理論的